轮胎气压监测系统技术方案

本发明专利技术涉及采用射频识别（ＲＦＩＤ）监测轮胎气压的系统和方法。本发明专利技术的ＲＦＩＤ系统包括一阅读器和一与压力传感器相连的ＲＦ标签。本发明专利技术的阅读器包括一振荡器、一调制器、一发射天线、一接收天线和一解调器。ＲＦ标签包括一天线、一二极管探测器、一比较器、一控制器及一压力传感器接口，还包括一提供电力给标签电子元件的电池。在本发明专利技术中，振荡器产生一发送至调制器进行信息编码的信号。然后调制信号由天线发送至ＲＦ标签。在ＲＦ标签上接收由阅读器发送的比较器和控制器译码的信息的信号的天线，从压力传感器接收压力读数并通过调制反射能量发送编码信号返回阅读器。阅读器依序接收反射能量并解调该信号以重新获得包括压力读数的编码信息。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
轮胎气压监测系统
本专利技术涉及车辆轮胎气压监测系统，并尤其涉及一种监测系统，其利用反向散射射频识别(RFID)传递来自轮胎上的一射频(RF)标签的轮胎气压信息到一远程阅读器。
技术介绍
众所周知，许多监测装置用于充气车辆轮胎，其测量轮胎中的压力并传输数据到一位于远处的接收器及操作界面。例如，在此结合艾文鲍姆(Ivenbaum)的美国专利No.3,713,092作为参考，其公开了一种传统的轮胎气压监测系统，该系统包括一圆柱状的探测器，该探测器可穿入地(threadably)与一轮胎阀杆接合并传递一响应轮胎低压状况的无线电信号到一位于远处的接收器。在此传统监测系统中，附近安装的探测器通常包括一压力传感器，一电开关，一传感器装置，一发射器及一电池。工作中，压力传感器测量轮胎中的压力。当探测到低压状况时，起动电开关。传感器监控该电开关的位置为开或关，并且当传感器和开关处于低压状态时激活电池供电的发射器。当该发射器被激活时，发送多个RF信号到位于远处的接收器。该接收器电连接至位于操作间内的显示装置。与这种类型的传统轮胎气压监测系统相关的缺点在于由于数据传送能量的需要，电池寿命非常有限。因此，未出现低压信号并不一定意味着轮胎气压是符合要求的。如果电池没电了，探测器失效，并且没有设置低压状况的警报。当低压状况发生时，发射器迅速耗尽电池上的电量并致使装置无法操作，这一事实使电池寿命的问题恶化。其他现有技术的装置在监测系统中结合一电池电量指示器，以在由于电量低或没电的电池引起的探测器失效时，提供用以通知操作者的机械装置。然而在这些装置中的电池寿命仍然有限，仍需要频繁地替换电池。-->在托马斯(Thomas)等的美国专利No.4,734,674中公开了一种轮胎气压监测器试图通过在探测器装配中包含一个计数器来消除电池电力低的问题。探测器中的该计数器记录已被发送的编码信号脉冲的数目，并且，当已发送预定数目的信号脉冲时，发射器失效，由此保护电池。尽管电池寿命已被延长，但系统已经失效，并且，仅在感应到高压值或手动重启时系统才被激活。与现有技术的轮胎气压监测系统相关的另一问题是难以确定压力低的轮胎。这个困难与大型商用车辆特别相关，这种商用车辆经常具有十八个或更多的轮子。传统的压力监测器仅显示已经遇到一个低压读数，但不识别经受低压的轮胎的位置。因此，操作者接收一低压信号后必须手动检查每一个轮胎，以确定低压信号的来源。因此需要一种轮胎气压监测系统，其在一延长的时间周期允许附近感应并且远程监测轮胎气压，而没有与现有技术的装置相关的电池限制。此外，需要一种系统，其还能辨别车辆上哪个轮胎是经受低压的轮胎。
技术实现思路
本专利技术涉及一种监测轮胎气压的射频识别系统，其包括一阅读器、一半无源RF标签、一充气轮胎以及一压力传感器，该压力传感器与该轮胎功能连接并与该RF标签相联接。该压力传感器能够将轮胎压力读数传送至该RF标签，其能够依次通过调制反向散射以相应于与所述压力读数而将这些读数传递至该阅读器。这允许在自车辆的远距离处并且当车辆在行驶时，检查轮胎气压。本专利技术还涉及一种确定轮胎内部压力的方法，其包括步骤：采用一阅读器装置产生一RF信号；在该RF标签中接收该RF信号；使用一压力传感器测量轮胎内的压力；传递压力测量信号至一RF标签；调整该RF标签上的天线以编码在一被反射的RF信号中的压力信息；反射具有来自该RF标签的被编码的压力信息的调制信号；在该阅读器中接收来自该RF标签的该调制信号；以及解调来自该RF标签的信号并解码该信号中的编码信息。本专利技术的特征及优点在于能够自离轮胎远处的位置确定充气不当的轮胎，由此允许监测该轮胎气压而不需要用压力计物理检查每一个轮胎。-->本专利技术的另一特征和优点在于车辆行驶中能够确定充气不当的轮胎。本专利技术的再一特征及优点在于能够同时确定有几个轮胎充气适当。此外，本专利技术允许用一个测量装置检查在不同车辆上的轮胎气压。因此，可以在一仓库或车库的控制室检查车队，以在车辆进入或离开该区域时查证所有轮胎都充气适当。这将减少事故的机会并减少与一商业车队的经营相关的责任。本专利技术的又一特征及优点在于采用半无源RF标签传递轮胎气压信息，其具有比有源标签更长的寿命范围并能够传递比无源标签更大的范围。附图说明图1示出了根据本专利技术的射频识别系统的一实施例的示意图，其包括一阅读器和一RF标签。具体实施方式本专利技术涉及轮胎气压监测系统，其利用射频识别(RFID)技术来传送轮胎气压信息到一远程接收器。该系统在感应/发送位置不需为数据传送的目的设置一专门的电源，并且能够确定传感器的位置并接收压力读数。使用无源或半无源RF识别系统从一个电“标签”读数在本领域是公知的，并且已经被用于如存货监测系统的应用中，如在卡朗德(Carrender)等的美国专利No.5,850,187及兰特(Landt)等的美国专利No.6,078,251中所述，二者在此都被参考结合。典型地是，这样的一个系统包括一阅读器，也被称为雷达或收发器，用以产生一调制的或未被调制的射频询问信号，探测一从电标签返回的信号，以及一用以处理返回信号的信号处理器。在另一个实施例中，该RFID系统还包括一用户界面以初始化命令，及一用户显示器以传递与压力读数联系在一起的信息。RF标签通过从阅读器接收一信号，处理该信号，然后反射能量回到该阅读器(反向散射)来进行操作。在同样的应用中，使用两类RFID装置，即，无源的和半无源的。无源RF标签通过从阅读器接收能量并存储能量，直到已接收足够的能量运行标签上的电子元件来进行操作。一旦满足能量阈-->值，该标签就调整天线特性来反射部分能量返回至阅读器。该阅读器接收该反射能量，从而以智能的方式显示被发送的部分能量正在返回。无源RF标签可以感应地或通过一直接电场进行操作。最普遍的为感应RF标签，其典型工作在13.25MHz的频率。较新的RF标签已工作在更高的频率，允许他们实际上变成为电容性的，并利用远场效应。这些较新的标签能工作在915MHz或2.45GHz，然而他们典型的范围仍限制在3米左右。第二种标签还包括一电源，如电池，以提供电力于板上(onboard)的电子元件。着重注意的是，在这个系统中电池不用来传递信号，而仅仅运行位于RF标签上的电子系统。由于电池供电给板上电路，该阅读器仅需要发送足够的能量以警报RF标签，然后反射回该阅读器。这大大提高系统的范围，因为在上述无源RF标签中，板上电子元件使用大部分能量，留下很少用以反射回该阅读器。该系统使用一电池运行板上电子元件被称为半无源RF标签。这些系统通常工作在900MHz及2.45GHz的频段，并且在一些应用中具有超过100米的工作范围。这是本专利技术采用的RF标签的优选实施例。本专利技术采用的一典型阅读器如图1所示，由于这些装置以相同的原理工作，所以他们经常被称为雷达。一振荡器110产生一频率在RF标签200的工作频段内的信号。为了与RF标签200相联接，该信号的频率通过一频率调制器120调节。输出信号通过调制而被编码，并发送指令到该RF标签。为了获得低成本，包括简单元件的标签优选为一简单的调制配置。最佳的调制配置为双相调制。调制后信号被分成多个部分。一部分信号在功率放大器130中放大并经天线140传送。其他的信号被送至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监测轮胎气压的射频识别系统，包括：　　　　一阅读器；　　　　一半无源ＲＦ标签；　　　　一充气轮胎；以及　　　　一压力传感器，其与该轮胎功能连接并与该ＲＦ标签相联接；　　　　其中，该压力传感器能够将轮胎压力读数传送至该ＲＦ标签，其能够依次通过调制反向散射以相应于所述压力读数而将这些读数传递至该阅读器。

【技术特征摘要】
US 2001-10-31 60/334,1871.一种监测轮胎气压的射频识别系统，包括：一阅读器；一半无源RF标签；一充气轮胎；以及一压力传感器，其与该轮胎功能连接并与该RF标签相联接；其中，该压力传感器能够将轮胎压力读数传送至该RF标签，其能够依次通过调制反向散射以相应于所述压力读数而将这些读数传递至该阅读器。2.如权利要求1所述的系统，其中该阅读器单元包括一振荡器，用以产生一信号；一调制器，用以调制所述信号；一天线，用以传送所述信号；一天线，用以接收一输入的反向散射信号；以及一解调器，用以解调该输入信号。3.如权利要求1所述的系统，其中该半无源RF标签包括一天线，用以接收来自一阅读器的一信号；一比较器，用以比较该信号与一预定值；一控制器，用以确定该信号的调制；一传感器接口，用以接收来自该压力传感器的压力状况。4.如权利要求1所述的系统，其中还包括一与该阅读器相联接的显示单元。5.如权利要求1所述的系统，其中该压力传感器包括一压电压力传感器。6.如权利要求1所述的系统，其中该压力传感器位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克J克兰兹，
申请(专利权)人：斯特姆科有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]